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人工智能

在点之间画线,回归

假设学的时间越长,分数往往越高。每个人不一样,所以点是散开的。可只要把整体的走势画成一条线,新学了五个小时的人的分数也能从那条线上估出来。在散开的点之间画出最贴合的直线,这个办法就是回归。

01

从散开的点开始

前面我们看过值散开的程度,
还一起看了平均。
这次看的不是一个值,
而是成对的两个值。
就像学的时间和得的分数。
把时间放横轴,分数放纵轴,
一个人就成了一个点。
因为每个人不一样,
点不会整齐地落在一条线上,
而是像云一样散开。

学习时间分数
点空白处把点撒上去
0 / 12

点空白处把点撒上去。越往右越往上的走势就隐隐显出来。

就算点是散开的,
眯起眼也能看出走势。
越往右,
大体上越往上爬。
意思是花的时间多的人,
分数往往更高。
可点太多了,
要准确说出新人的分数很难。
要是能把这走势画成一条线,
不就清楚多了吗?

02

在点之间画一条线

把走势用一条线表示,最简单的办法
就是画一条笔直的直线。
不是弯弯曲曲的,是直的。
这条线像是穿过
散开的点的正中间。
有的点落在线上方,
有的落在下方,
但整体来看,线代表了它们之间。
这一条线,正是预测的工具。

在左边点线要经过的位置

点点之间的空处,放下线要经过的位置。点两处,就在它们之间画出直线。

画上一条线,
散开的点看着齐整多了。
现在在横轴上随便挑个时间,
沿着线就能读出纵轴的分数。
那就是预测。
没有点的地方,线也给出答案。
可线放哪儿、斜多少,
到现在还是我们随意定的。
定线,另有一条规矩。

03

斜率和截距定下线

一条直线,由两个数完全定下。
第一个是斜率。
它表示横着走一格,
纵着涨多少。
斜率大,线就陡,
小就缓。
第二个是 y 截距。
它定线和纵轴相交的高度,
也就是起始位置。
定下这两个,线就唯一确定。
这写成 y=ax+b。

斜率 a
0.8
截距 b
1.5
y = 0.8 x + 1.5

用加减按钮改斜率 a 和截距 b。线会变陡、变缓,并上下移动。

把斜率调大,线就变陡,
调小就躺下,你都看见了。
把截距抬高,整条线往上滑,
降低就往下滑。
只用两个数,
就能随意挪动线。
那么对散开的点,
最贴合的 a 和 b
要怎么找?
得有个标准,分出好线和坏线。

04

偏差最小的线最好

分好线的标准很简单。
看每个点到线的距离。
点离线越远,
就偏得越多。
把所有点的这个距离都加起来,
就得出线整体上偏了多少。
这个偏差之和越小,
线就越贴合点。
所以最贴合的线,
就是偏差之和最小的那条。

a
b
偏差之和: 13.4
还有偏差

用按钮一点点挪线,减小与点的偏差之和。和越小,就越接近最佳拟合。

把偏差之和往小里减,
线就落进点云的正中间了。
它不再明显减小的位置,
就是最贴合的线。
人靠眼睛估着找,
机器却把这个减小的活儿
重复无数次,找得非常准。
要紧的是办法一样。
减小偏差,去找最贴合的 a 和 b。

05

来理一理

归成一句话,是这样。
成对的点散开时,
在它们之间画一条最贴合的直线。
线由斜率 a 和截距 b 两个数定下,
挑成与点的偏差最小。
往那条线喂个新输入,就能预测结果。
这里只记住一件事。
定线的 a 和 b,
这两个数会在下回学的神经元里,
以权重和偏置的名字再出现。

01成对的点散开着
02在它们之间画最贴合的线
03线由斜率 a 和截距 b 定下
04减小偏差,找到最佳拟合
05a 和 b 在下一课成为权重和偏置

依次点要点回顾一下。(散开的点 → 画线 → 斜率 a 和截距 b → 减小偏差到最佳拟合 → 权重/偏置预告)

现在你知道了在散开的点之间画线,
用那条线估出接下来的事。
看着复杂的数据,
靠一条直线就清楚多了。
斜率和截距这两个数
造出预测,这个想法
是往后要学的几乎一切的种子。
下回咱们接着看,这一条线
怎样变成神经元,做出更聪明的预测。

一句话总结回归是在散开的点之间画出一条最贴合的直线。因为那条线是 y=ax+b,喂进一个新输入,就能预测结果。定这条线只有两样东西。斜率 a 定输入每增加一,结果涨多少;y 截距 b 定线在上下哪个位置。最贴合的线,就是与点的偏差最小的那条,也就是从点到线的距离之和最小。你用眼睛把偏差减小,慢慢靠近那条线。斜率 a 和截距 b 这两个数,以后会原样接到神经元的权重和偏置上。
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